眼图常用知识介绍
1引言
随着高速数字系统的发展，高速串行数据越来越多地被使用，相应的眼图的测试也越来越频繁和重要。那么，如何评估我们实测的眼图，什么样的眼图是理想的眼图，对于存在缺陷的眼图我们又如何修正和提升呢？本文就眼图常用的评估指标和一些比较典型的眼图质量问题进行了简单的介绍。
2眼图主要指标介绍
我们常用的对于眼图质量影响较大的指标有以下几个：
消光比：
消光比是光信号的一个指标，其原始概念为光模块输出“1”电平时的平均光功率和光模块输出“0”电平时平均光功率之比，计算公式为： EX=10lg(A/B)；在眼图中概念为眼图中1电平比0电平的比值。
消光比和信号的传输距离和传输速率相关，消光比的具体指标和光模块相关，一般的消光比要求大于8.2dB，但消光比太大会导致激光器的啁啾系数太大，导致通道代价超标。不利于信号的传输，一般实测的消光比要求大于器件最低要求的0.5dB`~1.5dB。
Q因子：
Q因子是眼图的一个整体质量的评估指标，其计算公式为
Qfactor(Eye)= Eampl(Eye)/(Sigam1+Sigam0 )；即眼睛的高度和眼皮的厚度之比，Q因子越大，眼睛也睁得越大，眼皮越细，眼图的质量越好。 Q因子比较形象的概念见下图：
Q因子一般受噪声、光功率、阻抗匹配等因素等影响。一般来讲，眼图中的1电平越细越平滑，Q因子越高。光信号不加衰减的情况下，发送侧光信号的Q因子不应小于12。
上升下降时间
眼图的上升下降时间的概念如下图，为眼睛边沿的上升下降时间。
上升下降时间一般要求小于信号UI(UI相当于半个时钟周期）的40%，目前千兆光模块的眼图的上升下降时间要求小于260ps，约为32.5%。
就目前眼图的测试情况来看，信号的不单调性会影响到信号的上升下降时间偏大，进而影响到眼图的质量。理论角度上来讲，信号的上升下降时间大代表信号的边沿太缓，有可能造成数据的误采样。
交叉点：
眼图的交叉点的概念如下图：
交叉点反应了信号的占空比和对称性，信号的抖动有可能引起眼图的不对称。
对于光信号而言，传输过程中，光信号的脉冲宽度会展宽，导致信号接收到的交叉点上移，为了有利于光信号的长距离传输，建议一般在发送侧把交叉点下移到40%~45%,以保证接受侧的交叉点落在50%左右，使得接收侧的灵敏度最佳。
抖动
对眼图质量存影响较大的指标还有抖动：信号的抖动越大，则眼图的上下边沿越粗，具体到信号采样就是产生误码的几率变大，所以抖动的指标应该是越小越好，但是目前眼图测试中的抖动测试不建议采用，抖动测试使用专用的测试软件更为可靠。
3典型的眼图
综合以上指标，理想的眼图应该是Q因子高，眼图对称，眼皮很细，消光比适中，上下边沿较细。
4问题眼图解析
问题眼图举例：
实际测试中似乎很难看到比较理想的眼图，下面可以看一些问题眼图：
该眼图表现出的问题是眼皮很厚，”0“，”1“电平不平坦，存在上下过冲，该现象应该是阻抗不匹配导致。
该眼图表现出的问题是整体表现为眼皮杂散，应该是噪声偏大引起，需要在电源的滤波上作改善。
该眼图表现出的问题是上下边沿很粗，应该是信号抖动指标偏大造成，可以从时钟的角度寻找问题。
该眼图表现出的问题是上下边沿存在振铃，应该是阻抗严重不匹配导致
该眼图表现为上下边沿存在回沟，导致信号的边沿过缓，可能是信号的驱动强度不足导致
总结
引起眼图质量不良的因素：阻抗不匹配 抖动 噪声 驱动能力：
(1)如果眼图的1电平比较粗，不平坦，有可能是阻抗不匹配导致的，需要调整始端到终端的阻抗匹配；
(2)如果眼图的上升下降边比较粗，应该是抖动较大引起的，需要从时钟的性能着手去改进；
(3)如果眼图整体都比较粗，应该是噪声引起的，一般来说是电源的噪声、地回路不通畅或者信号周围有大的干扰引起的；
(4)如果眼图的上升下降边边沿过缓，可以从增大驱动强度的角度出发去改进。
(5)最后，眼图的问题不能一概而论，需要具体问题具体分析。
5Serdes问题眼图解决案例
在进行BBU和RRU SFP线缆对接的过程中，发现RRU发送到BBU侧的serdes接收存在严重的撞模板的现象，考虑到系统对接的实际情况，后来通过调整发送端芯片的预加重成功解决了该问题：
初次测试眼图：存在幅度不足和边沿有回沟的现象。
最终测试眼图：通过调整发送的预加重参数，改善了信号的边沿不单调性和幅度不足的问题。
6眼图测试注意事项
从目前我们眼图测试积累的情况来看，高速串行信号的眼图测试需要注意以下几点：
和示波器相关的注意事项：
(1)示波器的选择：示波器的带宽要足够，示波器的带宽>=(0.35*3)/Trf ；示波器内部需要有相关的测试软件包和模板；目前SERDES的测试部门一般使用SDA6000，以太网的测试可使用SDA6000也可使用SDA7100。
(2)示波器的设置：采样率要足够，采样率要求>5 /Trf，部门目前测试serdes眼图示波器采样率设为20Gbs/s；存储深度要足够（存储深度=采样率*采样时间），目前部门测试serdes眼图存储深度设置为2M，示波器的运行能力足够快的话可以存储深度可以更大；示波器插值方式的选择，示波器的有线性插值和正弦差值两种方式，后者的采样点是前者的4倍，SDA6000在进行3G以上的信号测试时建议选择后者。
测试点的选择：眼图测试的测试点和测试条件要确保正确，比如CPRI协议明确的规定了发送端眼图和接收端要端眼图的具体的测试点；以太网的测试则强调了具体的测试条件；
模板的选择：我们测试中发现目前部门使用的SDA6000示波器中的一些模板和协议规定的正常的模板存在一定的差异，测试人员在测试时需要确认并及时调整。
眼图测试的通过准则：目前我们测试最多的是以太网和SERDES的眼图，系统的外网的接口基本没什么问题，但是系统内部单板之间的接口的眼图往往存在较大的问题，考虑到单板之间的差异性，眼图测试的通过准则建议从严，不能缺省认为不撞模板就可以，即使不能调整到一个比较理想的状态，至少要留有一定的裕度，目前测试科室缺省的最低裕度是20%。
眼图的测试参数：眼图测试的时候建议把眼宽、眼高、Q因子、上升、下降时间这些指标打开，如果是光信号的话需要把消光比打开，以便于进行横向的数据比较。